[发明专利]永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备。

背景技术

由于采用永磁材料的高磁能积、小尺寸及轻量化的特点，永磁同步电机具有电磁转矩波动小、转速平稳、高效能、低功耗的特点，因此永磁同步电机可以广泛应用于电机技术领域中的牵引系统，例如应用于车辆牵引系统中的永磁同步牵引电机。

目前用在一般驱动牵引系统中的永磁同步牵引电机的起动方法为先定位再变频起动。但是，永磁同步牵引电机无法直接通过三相交流电同步启动，因转子惯量大，通电后的定子磁场在气隙中旋转，静止的转子磁场无法同步跟随定子磁场旋转，定子磁场和转子磁场的转速不同步，因此，无论施加的交流电源频率多低，在静止时，永磁同步牵引电机的转子磁场总处于失步状态，且在静止时，永磁同步牵引电机的定子与转子的相对位置(以下简称转子位置)，可能处于任意位置。所以，在现有技术中在永磁同步牵引电机静止时，首先需要对永磁同步牵引电机的定子与转子进行定位，然后，采用变频调速的方法异步启动永磁同步牵引电机，否则由于初始瞬态的相电流的大小和方向的不确定性，将导致永磁同步牵引电机的初始瞬态转矩方向的不确定，甚至会导致永磁同步牵引电机反方向转动。另外，由于永磁同步牵引电机受到齿槽转矩的影响，有些转子位置在不通电情况下也存在反方向转矩，导致永磁同步牵引电机反向转动，然而应用于车辆牵引系统中的永磁同步牵引电机在起动时负荷较重，不允许反方向转动，则永磁同步牵引电机不能顺利牵引负载起动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种永磁同步牵引电机的起动方法及相关设备，以实现永磁同步牵引电机顺利拖动负载开始转动、加速，能够平滑地进入后续的变频调速过程的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步牵引电机的起动方法，包括：

检测所述永磁同步牵引电机的转子处于静止状态下的转子和定子的相对位置；

依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，所述三相定子绕组导通方式用于确定所述永磁同步牵引电机中要导通的两相绕组及其所输入的直流电流；

在预设导通时间内控制所述要导通的两相绕组输入所述直流电流，以使所述永磁同步牵引电机达到起动条件；

其中，所述起动条件包括：所述两相绕组上在所述预设导通时间内输入的直流电流值等于所述转子产生起动所需转矩时的预设电流值I_S，所述永磁同步牵引电机上产生的电磁转矩T_{_em}大于等于预设负载转矩T_{_0}。

优选地，所述依据所述转子和定子的相对位置确定所述转子所在的位置区域，并查找所述位置区域对应的三相定子绕组导通方式，包括：

获取所述转子和定子的相对位置的电角度；

依据所述电角度所在的电周期范围确定所述转子位于电周期中的位置区域；

其中，由定子和转子不同相对位置所形成的所述电周期以每60度为一个位置区域，将360度电周期平分为六个位置区域，且每一个位置区域对应一种三相定子绕组导通方式；

依据确定的所述转子的位置区域查找对应的三相定子绕组导通方式。

优选地，所述三相定子绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述三相定子绕组导通方式包括：三相定子绕组第一导通方式、三相定子绕组第二导通方式、三相定子绕组第三导通方式、三相定子绕组第四导通方式、三相定子绕组第五导通方式和三相定子绕组第六导通方式；

所述三相定子绕组第一导通方式为：所述V相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：I_u＝0，I_v＝-I_s，I_w＝I_s；

所述三相定子绕组第二导通方式为：所述U相绕组与所述V相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：I_u＝I_s，I_v＝-I_s，I_w＝0；

所述三相定子绕组第三导通方式为：所述U相绕组与所述W相绕组处于接通直流电源状态，供电电流分别为：I_u＝I_s，I_v＝0，I_w＝-I_s；